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第 38 卷 第 1 期 项京朋等： 基于入耳式耳机电阻抗特性的个性化均衡研究 37

处理后的管乐器片段距离感增强；有 60% 的判定结 以作为定位HETF频域峰的依据。测量每位受试者
果认为经过通用均衡处理后的弦乐器片段距离感 以及人工耳佩戴入耳式耳机时耳机的电阻抗曲线，
增强。两组实验中，所有 15 位受试者均表示处理前 设计个性化均衡滤波器与通用均衡滤波器以消除
后的音频片段音色没有明显差异。 封闭耳道内畸变声压。主观听音实验结果表明，对
使用单因素方差分析个性化均衡对耳机重放 于高频成分丰富的管乐器和摇滚乐片段，基于电阻
距离感的增强作用，P 表示统计学差异，取P < 0.01 抗参数的个性化均衡可以显著缓解耳机重放时的
具有极显著统计学差异。第一组个性化均衡实验结 头中定位效应，增加声像的距离感。相比通用均衡
果中，管乐片段和摇滚乐片段个性化均衡后的距离 方法，个性化均衡方法的效果更优。对于高频成分
感具有极显著统计学差异，而对于弦乐处理前后的 较少或谐波占比高的音频片段该均衡方法对于缓
判断结果区别不明显，不具有统计学差异。第二组 解头中定位效应效果不明显，可以考虑将本方法结
通用均衡实验作为对比，受试者对管乐片段通用均 合适用于4 kHz以下频段的通用均衡方法。
衡后的偏好具有极显著差异，而摇滚乐与弦乐处理
后区别均不明显，不具有显著统计学差异。特别是
相比于个性化均衡，受试者对经过通用均衡处理后 参 考 文 献
的管乐与摇滚乐偏好比例下降。
结果说明均衡方法有效消除了管乐器和摇滚 [1] Toole F E. Inhead localization of acoustic images[J]. The
乐的头中定位效应，特别是个性化均衡比通用均 Journal of the Acoustical Society of America, 1970, 48(4):
943–949.
衡效果更加显著。15 位受试者佩戴入耳式耳机时 [2] Blauert J. Spatial hearing: the psychophysics of human
HpTF 频域峰位置因人而异，少数受试者的耳道参 sound localization[M]. Revised Edition. Massachusetts:
数与人工耳参数接近。因此个性化均衡方法的头外 The MIT Press, 1996.
[3] Wightman F L, Kistler D J. Headphone simulation of free-
声像效果优于通用均衡方法，而通用方法依然具有
field listening. I: stimulus synthesis[J]. The Journal of the
一定去除头中定位效应的作用。实验选取的弦乐 Acoustical Society of America, 1989, 85(2): 868–878.
为小提琴演奏片段，该段小提琴琴声的频谱能量集 [4] Pralong D. The role of individualized headphone calibra-
tion for the generation of high fidelity virtual auditory
中在 5 kHz 以下，均衡前后高频段的变化区别不明
space[J]. The Journal of the Acoustical Society of Amer-
显，导致 HpTF 高频处的均衡对该片段没有明显的 ica, 1996, 100(6): 3785–3793.
头外声像效果。而管乐器 (短笛)发声短促且能量集 [5] 饶丹. 非个性化耳机特性补偿的分析 [J]. 电声技术, 2007,
31(3): 41–43.
中，泛频一直延伸到 10 kHz，可以充分体现均衡的
Rao Dan. Analysis of non-individualized compensation
影响。摇滚乐涉及多种乐器演奏，频带覆盖全面、内 for headphone transfer function[J]. Audio Engineering,
容丰富同样适合体现均衡对高 Q 值峰的削除作用。 2007, 31(3): 41–43.
[6] 钟小丽, 刘阳. 个性化耳机到耳道传输函数的测量 [C]. 中国声
值得强调的是，所有15位受试者均表示处理前后的
学学会 2009 年青年学术会议, 2009.
音频片段音色没有明显差异，说明均衡处理没有对 [7] 张承云, 谢菠荪, 谢志文. 立体声耳机重发中头中定位效应的
音频质量造成损失。主观测听实验结果说明对于高 消除 [J]. 电声技术, 2000, 24(8): 4–6.
Zhang Chengyun, Xie Bosun, Xie Zhiwen. The method
频成分丰富的音频片段，个性化均衡可以有效消除
of eliminating the effect of inside-the-head localization in
入耳式耳机重放时的头中定位效应。 sound reproduction by stereophonic earphone[J]. Audio
Engineering, 2000, 24(8): 4–6.
4 结论 [8] Hammersh I D, Møller H. Sound transmission to and
within the human ear canal[J]. The Journal of the Acous-
本文首先利用电 -力 -声类比方法建立入耳式 tical Society of America, 1996, 100(1): 408–427.
[9] Voss S E, Allen J B. Measurement of acoustic impedance
耳机与外耳耦合模型，对比实验结果和仿真结果验
and reflectance in the human ear canal[J]. The Journal of
证了模型的准确性。通过模型与实验分析入耳式耳 the Acoustical Society of America, 1994, 95(1): 372–384.
机封闭耳道口时 HETF 相对于 FEC 耳机 HETF 的 [10] Mcintosh J. Measurements of acoustical speaker loading
impedance in headphones and loudspeakers[J]. Journal
高Q值频域峰位置及其幅度。参数化模型的仿真结
of the Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer,
果与实验结果表明，入耳式耳机电阻抗曲线特性可 2015, 2(1): 212–287.